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凝结芽孢杆菌磷酸盐响应启动子的研究

微生物学报 2024年第5期64卷 1538-1549页

作者：祁肖肖王丽敏于波中国科学院微生物研究所微生物生理与代谢工程研究室北京100101 中国科学院大学北京100049

耐热凝结芽孢杆菌因其对营养要求简单、发酵产物浓度高以及耐高温等特点,已成为乳酸发酵的主要菌种。在前期的研究中,我们发现磷酸盐可以激活凝结芽孢杆菌L-乳酸脱氢酶基因的转录,从而提高乳酸产量。然而,磷酸盐如何激活乳酸脱氢酶的基... 详细信息

耐热凝结芽孢杆菌因其对营养要求简单、发酵产物浓度高以及耐高温等特点,已成为乳酸发酵的主要菌种。在前期的研究中,我们发现磷酸盐可以激活凝结芽孢杆菌L-乳酸脱氢酶基因的转录,从而提高乳酸产量。然而,磷酸盐如何激活乳酸脱氢酶的基因表达,目前还不清楚,也未有类似的研究报道。【目的】对凝结芽孢杆菌响应磷酸盐的调控机制进行研究。【方法】通过RT-PCR分析磷酸盐添加时凝结芽孢杆菌乳酸脱氢酶转录水平变化,确定响应磷酸盐的关键元件区域,进一步通过分子生物学手段,分析凝结芽孢杆菌响应磷酸盐的关键基因片段。【结果】确定了响应磷酸盐的关键元件位于乳酸脱氢酶基因上游启动子区,解析了响应磷酸盐的L-乳酸脱氢酶启动子核心区,利用该启动子及核心区能够有效驱动外源D-乳酸脱氢酶基因的表达,实现在凝结芽孢杆菌中D-乳酸的合成。【结论】本研究有望获得一种新的响应磷酸盐的调控元件,为提高其他生物化学品的合成效率改造提供参考。

关键词：凝结芽孢杆菌磷酸盐响应启动子乳酸脱氢酶

抗生素Elansolid A简化衍生物的不对称全合成（英文）

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有机化学 2024年第7期44卷 2350-2362页

作者：杨帅吴杰汪亮亮中国科学院昆明植物研究所植物化学与西部植物资源持续利用国家重点实验室中国科学院大学

Elansolid A属于一类聚酮大环内酯天然产物,具有良好的抗菌活性.已经通过28步的最长线性合成步和总共41步反应实现了elansolidA的首次全合成.在此基础上,提出了elansolidA的简化类似物结构,主要包含环己基稠合的19元大环内酯单元,并采... 详细信息

Elansolid A属于一类聚酮大环内酯天然产物,具有良好的抗菌活性.已经通过28步的最长线性合成步和总共41步反应实现了elansolidA的首次全合成.在此基础上,提出了elansolidA的简化类似物结构,主要包含环己基稠合的19元大环内酯单元,并采用汇聚式合成策略,通过酸酐的去对称化醇解、钯催化的Stille偶联、Suzuki-Miyaura偶联以及Mukaiyama环化等关键反应,完成了此简化衍生物的不对称全合成.

关键词：不对称全合成偶联反应简化类似物 Elansolid A

青藏高原中部伦坡拉盆地新生代地层年代、古环境与古高度研究综述

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科学通报 2024年第18期69卷 2463-2479页

作者：孙继敏李建国刘卫国靳春胜中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院南京地质与古生物研究所南京210008 中国科学院地球环境研究所西安710061

新生代以来,地球上最为显著的地貌变化就是印度与亚洲板块碰撞导致的青藏高原隆升.长期以来,关于碰撞的起始时间、碰撞方式与过程以及古高度等均有较大的争议.本文主要针对近年在古高度重建方面最受关注的高原中部伦坡拉盆地的研究进行... 详细信息

新生代以来,地球上最为显著的地貌变化就是印度与亚洲板块碰撞导致的青藏高原隆升.长期以来,关于碰撞的起始时间、碰撞方式与过程以及古高度等均有较大的争议.本文主要针对近年在古高度重建方面最受关注的高原中部伦坡拉盆地的研究进行了综述,旨在总结年代学、古环境演变以及古高度重建方面的进展和分歧.首先,伦坡拉盆地的新生代地层年代近年获得了长足的进展,特别是在伦坡拉盆地的牛堡组和丁青组地层陆续发现了10层左右的凝灰岩,为限定地层时代提供了很好的绝对年龄约束,牛堡组的时代已经从此前的古新世-始新世调整为始新世-早渐新世,丁青组则为晚渐新世至晚中新世.其次,伦坡拉盆地牛堡组的植物化石揭示了早始新世晚期(47 Ma)为热带亚热带湿润的森林环境,始新世晚期(39 Ma)则为亚热带开阔森林环境.丁青组的植被类型以暖温带针阔叶混交林为主.丁青组中、下部地层记录了40万年准周期的干湿旋回,表明地球轨道的长周期偏心率波动驱动了该时期伦坡拉盆地的古降水变化;而丁青组上部的稳定同位素记录揭示了14 Ma以来高原中部发生的降温与干旱增强事件,而且该事件是对14 Ma以来东南极冰盖扩张、全球持续变冷事件的响应.此外,伦坡拉盆地牛堡组中段及丁青组含有丰富的动植物化石.近年,越来越多的生物学证据(包括植物大化石与孢粉)表明,伦坡拉盆地在晚始新世的古高度基本在2000~2700 m左右,晚渐新世-早中新世初期(26~20 Ma)的古高度为3000~3200 m.即便到晚中新世早期的12 Ma,水生浮叶植物的证据表明,伦坡拉盆地古湖面的最大高度为3400 m,由此表明伦坡拉盆地的海拔高度很可能在晚中新世以后仍有1200 m左右的上升.

关键词：青藏高原隆升伦坡拉盆地牛堡组与丁青组时代古环境古高度

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新生代特提斯海峡关闭过程及其圈层耦合效应

科学通报 2024年第2期69卷 184-199页

作者：孙继敏沙金庚王世骐中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院南京地质与古生物研究所南京210008 中国科学院古脊椎动物与古人类研究所北京100044

新生代是地球历史上岩石圈、水圈、大气圈、生物圈发生宏观巨变的重要地质时期,包括了冈瓦纳大陆的快速裂解、海峡的开启与闭合、海洋与大气环流的重组、温室到冰室的气候转型以及动植物的快速演替,因而是开展圈层耦合研究的关键地质时... 详细信息

新生代是地球历史上岩石圈、水圈、大气圈、生物圈发生宏观巨变的重要地质时期,包括了冈瓦纳大陆的快速裂解、海峡的开启与闭合、海洋与大气环流的重组、温室到冰室的气候转型以及动植物的快速演替,因而是开展圈层耦合研究的关键地质时期.本文以特提斯海峡为例,从地球系统科学角度,阐述特提斯海峡的闭合过程、时间及其对生物圈、海洋环流、大气圈的链式影响和反馈.核心思想如下:特提斯海峡自渐新世至中-中新世晚期(34∼12.8 Ma)历经了阶段性的演化过程,渐新世时期的特提斯海峡很好地连通了低纬度的印度洋-古地中海-大西洋;早中新世时(21∼19 Ma),伴随着非洲-阿拉伯板块与欧亚大陆的汇聚,海峡的连通能力下降了90%;中-中新世气候适宜期(17∼15 Ma)以海岸潟湖相为主、夹浅海相环境;15∼12.8 Ma期间演化为陆相环境为主、夹短暂的周期性海侵,且具有10万年的准周期;12.8 Ma之后,海峡永久关闭.特提斯海峡的闭合过程对生物圈产生了显著影响,伴随海峡的逐渐闭合,海洋无脊椎动物的腹足类、棘皮类,逐渐从特提斯海向印度洋、西太平洋迁移.对哺乳动物而言,尽管早中新世已经有零星的哺乳动物在非洲-阿拉伯与欧亚大陆之间迁徙,但真正大规模的哺乳动物双向迁徙主要发生在18∼17 Ma之后.此时,以海岸潟湖相为主的海峡已不足以构成善于利用迁徙路径的哺乳动物的地理屏障,表现为非洲的灵长类、长鼻类、蹄兔类等向欧亚大陆迁徙.而欧亚大陆的食肉类、犀类、猪类、反刍类、啮齿类等向非洲-阿拉伯迁徙.特提斯海峡的关闭对海洋环流也有重要影响,主要表现为特提斯海峡的关闭减少了来自低纬的温暖、高盐海水向大西洋及印度洋南部的注入,由此降低了低纬的热量向南半球高纬的径向输送,在一定程度上加强了东南极冰盖的扩张及南极的变冷.特提斯海的退缩以及特提斯海峡在13 Ma左右的永久关闭,也深刻影响到南亚季风环流,表现为索马里急流和南亚季风的加强.

关键词：阿拉伯与欧亚大陆汇聚特提斯海峡闭合海陆分布地球圈层相互作用环境效应

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肠芯片在宿主-微生物互作中的研究进展

生物工程学报 2024年第9期40卷 2916-2933页

作者：李向阳史鹏程张乐王慧尤晓颜赵国屏河南科技大学食品与生物工程学院河南洛阳471023 中国科学院天津工业生物技术研究所天津300308 中国科学院上海植物生理生态研究所上海200032 中国科学院上海营养与健康研究所上海200031 中国科学院深圳先进技术研究院广东深圳518055

人体肠道是一个复杂的生态系统,富含多样的微生物群落,这些微生物群落在营养吸收、药物代谢和机体免疫等方面发挥着关键作用。随着微流控技术和器官芯片技术的不断发展,肠芯片已经成为模拟宿主-微生物互作的有力工具。这些微型化的生物... 详细信息

人体肠道是一个复杂的生态系统,富含多样的微生物群落,这些微生物群落在营养吸收、药物代谢和机体免疫等方面发挥着关键作用。随着微流控技术和器官芯片技术的不断发展,肠芯片已经成为模拟宿主-微生物互作的有力工具。这些微型化的生物系统能够在体外模拟人体肠道的复杂生理环境,为研究肠道微生物与宿主之间的相互作用提供了一个独特的平台。本文首先介绍了人体肠道的生理特点,总结了微流控器官芯片集成多细胞组分、生物流体、氧气梯度、机械力学等微环境因素在体外重塑肠道微生理系统的优势,阐述了衡量体外肠芯片构建成功与否的关键性能指标,并综述了芯片上的肠-微生物互作模型在肠道微生态研究、疾病模拟和药物评价方面的研究进展,最后讨论了其局限性和未来的发展趋势,以期为应用肠芯片深入研究肠道微生物与宿主的相互作用提供参考。

关键词：肠道微流控肠芯片宿主-微生物互作病理生理学

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天然甲醇化学品细胞工厂改造进展与展望

生物工程学报 2024年第8期40卷 2747-2760页

作者：汪淑贤方嘉煜张延平李寅朱泰承中国科学院微生物研究所微生物生理与代谢工程研究室微生物资源前期开发国家重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

甲醇因具有生产工艺成熟、价格低廉和可再生等优点,被认为是下一代生物制造的核心原料之一。通过构建高效的微生物细胞工厂将甲醇转化为化学品已经成为绿色生物制造行业的研究热点。本文聚焦天然甲醇细胞工厂,对非天然甲醇细胞工厂和天... 详细信息

甲醇因具有生产工艺成熟、价格低廉和可再生等优点,被认为是下一代生物制造的核心原料之一。通过构建高效的微生物细胞工厂将甲醇转化为化学品已经成为绿色生物制造行业的研究热点。本文聚焦天然甲醇细胞工厂,对非天然甲醇细胞工厂和天然甲醇细胞工厂进行了比较,讨论了天然甲醇细胞工厂存在的关键问题和挑战,综述了近年来围绕这些问题对天然甲醇细胞工厂进行改造的研究进展,并进一步展望了可能的解决方案,为未来天然甲醇细胞工厂的改造提供了可行的研究策略。

关键词：甲醇生物转化天然甲醇细胞工厂合成生物学化学品生产

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睡眠稳态的电生理机制

生物化学与生物物理进展 2024年第2期51卷 369-377页

作者：肖雪陈栋刘佳丽王亮中国科学院心理健康重点实验室(中国科学院心理研究所) 北京100101 中国科学院大学心理学系北京100049

大脑需要稳态系统来维持神经元的正常活动。睡眠不足会影响到有机体的生理功能,因此清醒时不断累积的睡眠压力会迫使哺乳动物进入睡眠状态,长时间清醒(睡眠剥夺)则会延长或加深随后的睡眠,这一现象被称为睡眠稳态(sleep homeostasis)。... 详细信息

大脑需要稳态系统来维持神经元的正常活动。睡眠不足会影响到有机体的生理功能,因此清醒时不断累积的睡眠压力会迫使哺乳动物进入睡眠状态,长时间清醒(睡眠剥夺)则会延长或加深随后的睡眠,这一现象被称为睡眠稳态(sleep homeostasis)。探明睡眠稳态的电生理机制有利于改善睡眠,治疗相关疾病,但目前仍存在许多问题。鉴于此,本文围绕睡眠稳态的电生理机制,首先关注睡眠稳态公认的电生理标志物——慢波活动,接下来介绍神经元放电率的相关研究,最后从脑区差异、睡眠阶段、学习记忆和物种差异几个方面进行展望。

关键词：睡眠稳态慢波活动放电率电生理

青藏高原多年冻土微生物残体碳的分布特征及其驱动因素

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科学通报 2024年第7期69卷 925-938页

作者：贺美秦书琪冯雪徽张帆赵佳宁杨元合中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室北京100093 国家植物园北京100093 中国科学院大学资源与环境学院北京100049

微生物残体碳是土壤稳定碳库的重要组成部分,对土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)的贡献可达50%以上.然而,由于缺乏大尺度观测证据,目前学术界对多年冻土微生物残体碳分布特征及其驱动因素的认识十分有限.本研究基于野外样带调查和... 详细信息

微生物残体碳是土壤稳定碳库的重要组成部分,对土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)的贡献可达50%以上.然而,由于缺乏大尺度观测证据,目前学术界对多年冻土微生物残体碳分布特征及其驱动因素的认识十分有限.本研究基于野外样带调查和室内分析相结合的方法,揭示了青藏高原多年冻土微生物残体碳的空间分布特征,对比了冻土层与活动层微生物残体碳对SOC的贡献差异.在此基础上,结合气候、土壤变量和微生物属性测定,探究了多年冻土微生物残体碳含量空间变异的驱动因素.结果显示,多年冻土总微生物残体碳、真菌和细菌残体碳含量均呈现自研究区西部向东部递增的趋势.平均而言,冻土层总微生物残体碳含量为2741.0±815.3 mg/kg(平均值±标准误差),占SOC的比例为13.2%±1.1%;真菌残体碳的含量及其对总微生物残体碳的贡献均显著高于细菌.冻土层总微生物残体碳和真菌残体碳的含量与贡献均显著低于活动层;冻土层细菌残体碳含量显著低于活动层,但其对SOC的贡献与活动层无显著差异.结构方程模型分析的结果显示,多年冻土含水率和微生物的生物量是影响多年冻土微生物残体碳含量空间变异的直接因素,气候因素则起着间接作用.总体来讲,上述结果意味着微生物残体碳是多年冻土碳的重要来源,其变化可能会影响多年冻土碳循环与气候变暖之间的正反馈关系.

关键词：碳循环多年冻土微生物残体碳真菌残体碳细菌残体碳

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植物RNA沉默抗病机制与应用研究进展

遗传 2024年第4期46卷 266-278页

作者：田文谌婷刘清艳张博森郭惠珊赵建华中国科学院微生物研究所植物基因组学国家重点实验室中国科学院大学中国科学院生物互作卓越创新中心

RNA沉默是真核生物基因表达调控的保守机制，在植物生长发育以及响应生物和非生物胁迫过程中发挥着非常重要的作用。跨界RNA沉默与种间RNA沉默为开发基于RNA沉默的作物病害防控体系提供了理论基础。本文概括了植物RNA沉默保守途径，归纳... 详细信息

RNA沉默是真核生物基因表达调控的保守机制，在植物生长发育以及响应生物和非生物胁迫过程中发挥着非常重要的作用。跨界RNA沉默与种间RNA沉默为开发基于RNA沉默的作物病害防控体系提供了理论基础。本文概括了植物RNA沉默保守途径，归纳了RNA沉默在植物-病原互作研究中的代表性研究，阐述了基于RNA沉默开发的宿主诱导基因沉默、喷施诱导基因沉默和微生物诱导基因沉默技术的原理，以及应用研究现状，以期为开发基于RNA沉默的新型作物病害防控技术提供参考。

关键词： RNA沉默跨界RNA沉默种间RNA沉默宿主诱导的基因沉默喷施诱导的基因沉默微生物诱导的基因沉默